JP2005334785A - 液剤塗布ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の塗布を効率よく実施することが可能な液剤塗布ロボットを提供することにある。
【解決手段】 液剤を液滴状態で非接触にて噴射可能に構成された液剤塗布ノズルと、上記液剤塗布ノズルを相互に直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる液剤塗布ノズル駆動手段と、上記液剤塗布ノズル駆動手段を制御して液剤塗布ノズルを位置決めすると共に任意のタイミングで連射吐出信号を出力して上記液剤塗布ノズルに連射吐出させるように制御する制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
【選択図】 図３

Description

本願発明は、例えば、各種液剤をワークの所定位置に塗布する液剤塗布ロボットに係り、特に、所望の液剤塗布を効率よく実施することができるように工夫したものに関する。

従来の液剤塗布装置としては、例えば、液剤を液滴にして噴射するノズルを有するヘッドをロボットに取り付けたものがある。このロボットはティーチングさせた位置にヘッドを移動させて位置決めして停止し、そのポイントで液剤を点塗布する。そして、再び次のポイントに移動して同様の動作を実行するような構成になっている。つまり、「位置決め」、「停止」、「点塗布」を
繰り返し行うことにより所望の液剤塗布を行うものである。

又、別のタイプの液剤塗布ロボットがある。これは液剤をシャワー状に噴射するノズルを有するヘッドをロボットに取り付けたものである。このロボットは液剤をシャワー状に噴射しながらヘッドを移動させ線状又は面状の広域のエリアに液剤を塗布していくものである。
又、さらに別のタイプの液剤塗布ロボットとして、ヘッドのノズル先端をワークに近接させて線状に塗布を行うようなものがある。いわゆる「線塗布ロボット」と称されるものである。

尚、上記した液剤塗布ロボットと全く同じではないが、この種の液剤塗布ロボットを開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２がある。

特開２０００−２４５６８号公報 特開２００３−８０１３０号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、最初の液剤塗布ロボットの場合であるが、狭いエリア内で液剤塗布作業を行っている場合には問題ないが、塗布エリアが線状または面状に拡がっている場合には、塗布作業に長時間を要してしまうという問題があった。すなわち、前者の液剤塗布ロボットの場合には、「位置決め」、「停止」、「点塗布」を繰り返し行うことにより所望の液剤塗布を行うものであり、そのため、
停止動作が頻繁に実行されることになるからである。
又、次の液剤塗布ロボットの場合には次のような問題があった。すなわち、液剤をシャワー状に塗布する液剤塗布ロボットの場合では常に連続して液剤を吐出し続ける構成になっている。その為、粘度が低くて濡れ拡がる性質を持つ液体材料を線状または面状の狭エリアに対して少量だけ塗布するような場合には、塗布量の制御が困難であるという問題があった。
又、最後の液剤塗布ロボットの場合には、高粘度材料を線状又は面状に塗布する場合には適しているが、濡れ拡がる低粘度材料を狭エリアに対して少量塗布するには上記二番目の液剤塗布ロボットの場合と同様に、塗布量の細かな制御が困難であった。又、ノズルを塗布対象ワークに近接させる必要があるので、凹凸があるワークには不向きであった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、所望の塗布を効率よく実施することが可能な液剤塗布ロボットを提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による液剤塗布ロボットは、液剤を液滴状態で非接触にて噴射可能に構成された液剤塗布ノズルと、上記液剤塗布ノズルを移動させる液剤塗布ノズル駆動手段と、上記液剤塗布ノズル駆動手段を制御して液剤塗布ノズルを移動制御すると共に任意のタイミングで連射吐出信号を出力して上記液剤塗布ノズルを移動させながら液剤を連射吐出させるように制御する制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による液剤塗布ロボットは、請求項１記載の液剤塗布ロボットにおいて、上記制御手段は、上記液剤塗布ノズル駆動手段を制御すると共に所定のタイミングで吐出信号を出力するロボットコントローラと、ロボットコントローラからの吐出信号を入力して連射吐出信号を出力する吐出制御装置と、を備えていることを特徴とするものである。
又、請求項３による液剤塗布ロボットは、請求項２記載の液剤塗布ロボットにおいて、上記制御手段は上記吐出制御装置から出力される連射吐出信号の周波数を調整することにより液剤塗布量を調整するものであることを特徴とするものである。
又、請求項４による液剤塗布ロボットは、請求項２記載の液剤塗布ロボットにおいて、上記制御手段は上記吐出制御装置から出力される上記連射吐出信号のデューティー比（Ｔ１／Ｔ２、Ｔ１：吐出時間、Ｔ２：吐出時間間隔）を調整することにより液剤塗布量を調整するものであることを特徴とするものである。
又、請求項５による液剤塗布ロボットは、請求項１〜請求項４の何れかに記載の液剤塗布ロボットにおいて、上記制御手段は、液剤塗布動作が終了した後に、位置ずれの有無を確認し、位置ずれが有ると判断した場合には警報を出力するものであることを特徴とするものである。
又、請求項６による液剤塗布ロボットは、請求項１〜請求項５の何れかに記載の液剤塗布ロボットにおいて、上記液剤塗布ノズル駆動手段は上記液剤塗布ノズルを相互に直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるものであることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明による液剤塗布ロボットによると、液剤を液滴状態で非接触にて噴射可能に構成された液剤塗布ノズルと、上記液剤塗布ノズルを移動させる液剤塗布ノズル駆動手段と、上記液剤塗布ノズル駆動手段を制御して液剤塗布ノズルを位置決めすると共に任意のタイミングで連射吐出信号を出力して上記液剤塗布ノズルに連射吐出させるように制御する制御手段と、を具備した構成になっているので、必要な範囲に液剤を塗布する際に、液剤塗布ノズルを頻繁に停止動作させることなく連続動作させながら連射吐出することにより、所望の液剤塗布を短い時間で済ませることが可能になった。又、塗布精度も高いものである。
又、制御手段を 連射吐出信号の周波数やデューティー比（Ｔ１／Ｔ２、Ｔ１：吐出時間、Ｔ２：吐出時間間隔）を調整することにより液剤塗布量を調整するものとして構成した場合には、塗布量の制御が容易になると共に精度も高くなるものである。
又、制御手段を液剤塗布動作が終了した後に、位置ずれの有無を確認し、位置ずれが有ると判断したときには警報を出力するものとして構成した場合には、不良品の発生を防止する上で効果的である。
又、上記液剤塗布ノズル駆動手段を上記液剤塗布ノズルを相互に直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるものとして構成した場合には、
液剤塗布ノズルを三次元の範囲内で任意の場所に移動させて位置決めすることができる。

以下、図1〜図７を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による液剤塗布ロボットの構成を示す図であり、Ｙ軸ガイド装置１があり、このＹ軸ガイド装置１は、Ｙ軸サーボモータ３と、このＹ軸サーボモータ３に連結されたＹ軸ボールネジ・ボールナット手段５等から構成されている。上記Ｙ軸ボールネジ・ボールナット手段のボールナットには移動台が取り付けられていて、該移動台にはＸ軸ガイド装置７が取り付けられている。

上記Ｘ軸ガイド装置７は、Ｘ軸サーボモータ９と、このＸ軸サーボモータ９に連結されたＸ軸ボールネジ・ボールナット手段１１等から構成されている。上記Ｘ軸ボールネジ・ボールナット手段のボールナットには移動台が取り付けられていて、この移動台にはＺ軸ガイド装置１３が取り付けられている。

上記Ｚ軸ガイド装置１３は、Ｚ軸サーボモータ１５と、このＺ軸サーボモータ１５に連結されたＺ軸ボールネジ・ボールナット手段１７等から構成されている。上記Ｚ軸ボールネジ・ボールナット手段１７のボールナットにはヘッドが取り付けられていて、このヘッドには液剤塗布ノズル１９が取り付けられている。この液剤塗布ノズル１９は、上記Ｙ軸ガイド装置１、Ｘ軸ガイド装置７、Ｚ軸ガイド装置１３によって、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸方向に適宜移動可能な構成になっている。そして、この液剤塗布ノズル１９によってワーク２１の所定箇所に液剤を塗布するものである。

又、上記液剤塗布ノズル１９は、液剤を液滴状態で非接触にて噴射可能に構成されたものである。

一方、上記Ｙ軸ガイド装置１、Ｘ軸ガイド装置７、Ｚ軸ガイド装置１３、液剤塗布ノズル１９を制御するための制御手段２２が設けられている。この制御手段２２は、ロボットコントローラ２３と吐出制御装置２５を備えている。上記ロボットコントローラ２３は、上記Ｙ軸ガイド装置１、Ｘ軸ガイド装置７、Ｚ軸ガイド装置１３を制御すると共に、吐出制御装置２５を介して液剤塗布ノズル１９を制御するものである。すなわち、図２に示すように、ロボットコントローラ２３から吐出制御装置２５に対して吐出信号が出力される。又、吐出制御装置２５からは液剤塗布ノズル１９のバルブに対して連射吐出信号が出力されることになる。

上記ワーク２１の近傍には、待機位置３１、拭き取りステーション３３、捨て打ちステーション３５が設置されている。上記待機位置には図示しない容器があり、該容器内には液剤が収容されている。そして、上記液剤塗布ノズル１９が待機位置にある時にはこの容器内の液剤中に浸漬されている。それによって、液剤塗布ノズル１９の先端部の液剤の硬化を防止するようにしている。上記拭き取りステーション３３においては、液剤塗布ノズル１９の先端部に付着している液剤を拭き取るものである。又、上記捨て打ちステーションでは、液剤塗布ノズル１９による捨て打ちが実行され、液剤の正常な吐出の有無が確認される。

以上の構成を基に、図３のフローチャートを参照しながらその作用を説明する。
まず、液剤塗布ノズル１９は待機位置において待機している。その状態でスタートする。まず、ステップＳ１において液剤塗布ノズル１９の拭き取り動作が実行される。すなわち、液剤塗布ノズル１９を吹き取りステーション３３に移動させて、そこで吹き取り動作が実行されるものである。次に、ステップＳ２に移行して、吐出が「ＯＫ」か否かの判別を行う。すなわち、液剤塗布ノズル１９を捨て打ちステーション３５に移動させて、そこで捨て打ちを実行させるものである。吐出が「ＮＧ」であると判別された場合には、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３ではアラームが出力される。そして、ステップＳ４に移行して、液剤塗布ノズル１９を待機位置に戻す。そこで、必要な保守・点検を行うものである。

これに対して、ステップＳ２において、吐出が「ＯＫ」であると判別された場合には、ステップＳ５に移行する。このステップＳ５では、液剤塗布ノズル１９が塗布開始ポイント１へ移動する。次に、ステップＳ６に移行して、吐出信号を「オン」する。この吐出信号の「オン」によって連射吐出信号が出力される。次に、ステップＳ７に移行して、液剤塗布ノズル１９が移動を開始する。それと同時に液剤の連射吐出が実行されるものである。次に、ステップＳ８に移行して、液剤塗布ノズル１９が移動を終了する。

次に、ステップＳ９に移行して吐出信号を「オフ」にする。ここまでの動作で最初の液剤塗布動作が終了したことになる。次に、ステップＳ１０に移行して、塗布開始ポイント２へ移動する。次に、ステップＳ１１に移行して、吐出信号を「オン」する。この吐出信号の「オン」によって連射吐出信号が出力される。次に、ステップＳ１２に移行して、液剤塗布ノズル１９が移動を開始する。それと同時に液剤の連射吐出が実行されるものである。次に、ステップＳ１３に移行して、液剤塗布ノズル１９が移動を終了する。次に、ステップＳ１４に移行して吐出信号を「オフ」にする。ここまでの動作で二番目の液剤塗布動作が終了したことになる。

以下、同様の処理をｎ回だけ繰り返し実行する。すなわち、ステップＳｎ１に移行して、塗布開始ポイントｎへ移動する。次に、ステップＳｎ２に移行して、吐出信号をオンする。次に、ステップＳｎ３に移行して、液剤塗布ノズル１９が移動を開始する。次に、ステップＳｎ４に移行して、液剤塗布ノズル１９が移動を終了する。次に、ステップＳｎ５に移行して吐出信号を「オフ」にする。

次に、ステップＳｎ６に移行して、位置ずれ「ＯＫ」か否かを判別する。位置ずれ「ＮＧ」の場合にはステップＳ３に移行する。これに対して、位置ずれ「ＯＫ」の場合にはステップＳ４に移行する。そして、終了することになる。

次に、液剤の塗布量の制御に関して説明する。本実施の形態の場合には、吐出制御装置２５より出力される連射吐出信号の周波数、デューティー比を調整することにより、液剤の塗布量を制御するようにしている。以下、具体的に説明する。図４、図５、図６は制御の一例を示す図である。まず、図４に示す場合であるが、図４は連射吐出信号を示す波形図であり、吐出時間（Ｔ１）は１０ｍｓｅｃに設定されている。又、吐出時間間隔（Ｔ２）は５０ｍｓｅｃに設定されている。そして、周波数は２０Ｈｚ、デューティー比（Ｔ１／Ｔ２）は２０％である。

次に、図５に示す場合であるが、この場合には、図４に示す場合に比べて、吐出時間（Ｔ１）は１０ｍｓｅｃと同じに設定されているが、吐出時間間隔（Ｔ２）は２０ｍｓｅｃと短く設定されている。そして、周波数は５０Ｈｚ、デューティー比（Ｔ１／Ｔ２）は５０％である。つまり、吐出時間間隔（Ｔ２）を短く設定することにより吐出回数を増加させ、それによって、吐出量を 増大させているものである。

次に、図６に示す場合であるが、この場合には、図４に示す場合に比べて、吐出時間間隔（Ｔ２）は５０ｍｓｅｃと同じに設定されているが、吐出時間（Ｔ１）は３０ｍｓｅｃと長く設定されている。そして、周波数は２０Ｈｚ、デューティー比（Ｔ１／Ｔ２）は６０％である。つまり、吐出時間（Ｔ１）を長く設定することにより吐出回数は同じであるが吐出量を増大させているものである。
このように、吐出制御装置２５より出力される連射吐出信号の周波数、デューティー比を調整することにより、液剤の塗布量を制御するようにしている。

次に、図７を参照して実際の塗布例を説明する。この場合には、ワーク２１において二箇所の塗布ポイントＡ、Ｂがあり、これら二箇所の塗布ポイントＡ、Ｂに対して液剤塗布ノズル１９を移動させながら連射吐出によって液剤を塗布していくものである。以下、順次説明していく。

まず、図３におけるステップＳ５に示すように、最初の塗布開始ポイントＡへ液剤塗布ノズル１９を移動させる。次に、ステップＳ６に示すように、吐出信号を「オン」する。それによって、連射吐出信号が出力されると共に液剤塗布ノズル１９が移動を開始する（ステップＳ７）。そして、液剤の連射塗布が実行される。
尚、図７の上部に示すように、その間吐出信号は「オン」 の状態であり、連射吐出信号は所定の周波数、デューティー比に設定されたものとなっている。

次に、塗布ポイントＡに対する液剤塗布が終了すると、液剤塗布ノズル１９の移動が終了し（ステップＳ８）、吐出信号が「オフ」となる（ステップＳ９）。そして、次の塗布ポイントＢへの移動を開始する（ステップＳ１０）。そして、次の塗布ポイントＢに至ったところで、上記と同様の動作を実行する。すなわち、吐出信号を「オン」する（ステップＳ１１）。それによって、連射吐出信号が出力されると共に液剤塗布ノズル１９が移動を開始する（ステップＳ１２）。そして、液剤の連射塗布が実行される。この場合も吐出信号は「オン」
の状態であり、連射吐出信号は所定の周波数、デューティー比に設定されたものとなっている。次に、塗布ポイントＢに対する液剤塗布が終了すると、液剤塗布ノズル１９の移動が終了し（ステップＳ１３）、吐出信号が「オフ」となる（ステップＳ１４）。

そして、この場合には、必要な液剤塗布は完了しているので、位置ずれのチェックを行う（ステップＳｎ６）。位置ずれがなければ待機位置３１に戻り（ステップＳ４）、位置ずれがあればアラーム出力となる（ステップＳ３）。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、所望の液剤塗布を短時間で行うことが可能になった。これは、液剤塗布ノズル１９を頻繁に停止させることなく移動動作を継続して行わせるようにしたからである。
又、液剤の塗布に関しては、シャワー状に噴射させるのではなく、液滴の連射吐出としているので、粘度が低くて濡れ広がる性質を持つ液体材料を線状または面状の狭エリアに対して少量だけ塗布するような場合にも、精度良く塗布することが可能になった。
又、塗布量の制御に関しても、連射吐出信号の周波数とデューティー比を適宜調整することにより容易に制御することができる。
又、塗布終了後に位置ずれのチェックを行うようにしているので、不良品の発生を防止することができる。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。

本願発明は、例えば、各種液剤をワークの所定位置に塗布する液剤塗布ロボットに係り、特に、所望の液剤塗布を効率よく実施することができるように工夫したものに関する。

本発明の一実施の形態を示す図で、液剤塗布ロボットの全体の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施の形態を示す図で、連射吐出信号の周波数とデューティー比を示す図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、連射吐出信号の周波数とデューティー比を示す図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、連射吐出信号の周波数とデューティー比を示す図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、液剤塗布動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１ Ｙ軸ガイド装置
７ Ｘ軸ガイド装置
１３ Ｚ軸ガイド装置
１９ 液剤塗布ノズル
２１ ワーク
２３ ロボットコントローラ
２５ 吐出制御装置

Claims (6)

1. 液剤を液滴状態で非接触にて噴射可能に構成された液剤塗布ノズルと、
   上記液剤塗布ノズルを移動させる液剤塗布ノズル駆動手段と、
   上記液剤塗布ノズル駆動手段を制御して液剤塗布ノズルを移動制御すると共に任意のタイミングで連射吐出信号を出力して上記液剤塗布ノズルを移動させながら液剤を連射吐出させるように制御する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする液剤塗布ロボット。
2. 請求項１記載の液剤塗布ロボットにおいて、
   上記制御手段は、上記液剤塗布ノズル駆動手段を制御すると共に所定のタイミングで吐出信号を出力するロボットコントローラと、該ロボットコントローラからの吐出信号を入力して連射吐出信号を出力する吐出制御装置と、を備えていることを特徴とする液剤塗布ロボット。
3. 請求項２記載の液剤塗布ロボットにおいて、
   上記制御手段は上記吐出制御装置から出力される連射吐出信号の周波数を調整することにより液剤塗布量を調整するものであることを特徴とする液剤塗布ロボット。
4. 請求項２記載の液剤塗布ロボットにおいて、
   上記制御手段は上記吐出制御装置から出力される上記連射吐出信号のデューティー比（Ｔ１／Ｔ２、Ｔ１：吐出時間、Ｔ２：吐出時間間隔）を調整することにより液剤塗布量を調整するものであることを特徴とする液剤塗布ロボット。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載の液剤塗布ロボットにおいて、
   上記制御手段は、液剤塗布動作が終了した後に、位置ずれの有無を確認し、位置ずれが有ると判断した場合には警報を出力するものであることを特徴とする液剤塗布ロボット。
6. 請求項１〜請求項５の何れかに記載の液剤塗布ロボットにおいて、
   上記液剤塗布ノズル駆動手段は上記液剤塗布ノズルを相互に直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるものであることを特徴とする液剤塗布ロボット。

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